Avaruuden lämpötila celsiusasteina. Mikä on lämpötila ulkoavaruudessa?

Sisällysluettelo:

Avaruuden lämpötila celsiusasteina. Mikä on lämpötila ulkoavaruudessa?
Avaruuden lämpötila celsiusasteina. Mikä on lämpötila ulkoavaruudessa?
Anonim

Mikä on lämpötila avaruudessa Maan ilmakehän ulkopuolella? Ja tähtienvälisessä avaruudessa? Ja jos menemme galaksimme ulkopuolelle, onko siellä kylmempää kuin aurinkokunnan sisällä? Ja onko lämpötilasta edes mahdollista puhua suhteessa tyhjiöön? Yritetään selvittää se.

Mikä on lämpö

Ensinnäkin sinun on ymmärrettävä, mikä lämpötila periaatteessa on, kuinka lämpöä syntyy ja miksi kylmää esiintyy. Näihin kysymyksiin vastaamiseksi on tarpeen tarkastella aineen rakennetta mikrotasolla. Kaikki maailmankaikkeuden aineet koostuvat alkuainehiukkasista - elektroneista, protoneista, fotoneista ja niin edelleen. Atomit ja molekyylit muodostuvat niiden yhdistelmästä.

lämpötila avaruudessa
lämpötila avaruudessa

Mikrohiukkaset eivät ole kiinteitä esineitä. Atomit ja molekyylit värähtelevät jatkuvasti. Ja alkuainehiukkaset liikkuvat lähellä valoa. Mikä on suhde lämpötilaan? Suora: mikrohiukkasten liikeenergia on lämpöä. Mitä enemmän molekyylit värähtelevät esimerkiksi metallikappaleessa, sitä kuumempi se on.

Mikä on kylmää

Mutta jos lämpö on mikrohiukkasten liikeenergiaa, niin mikä on lämpötila avaruudessa, tyhjiössä? Tähtienvälinen avaruus ei tietenkään ole täysin tyhjä - sen läpi kulkevat valoa kuljettavat fotonit. Mutta aineen tiheys siellä on paljon pienempi kuin maan päällä.

Mitä vähemmän atomit törmäävät toisiinsa, sitä heikommin niistä muodostuva aine lämpenee. Jos korkeapaineinen kaasu vapautuu harvinaiseen tilaan, sen lämpötila laskee jyrkästi. Tunnetun kompressorijääkaapin toiminta perustuu tähän periaatteeseen. Siten ulkoavaruuden lämpötilan, jossa hiukkaset ovat hyvin kaukana toisistaan eivätkä pysty törmäämään, tulisi lähestyä absoluuttista nollaa. Mutta onko tämä totta käytännössä?

Kuinka lämpö siirtyy

Kun ainetta kuumennetaan, sen atomit lähettävät fotoneja. Tämä ilmiö on myös kaikkien tiedossa - sähkölampussa oleva hehkuva metallihius alkaa hehkua kirkkaasti. Tässä tapauksessa fotonit kuljettavat lämpöä. Tällä tavalla energia siirtyy kuumasta aineesta kylmään.

mikä on lämpötila avaruudessa
mikä on lämpötila avaruudessa

Ulkoavaruus ei ole vain täynnä lukemattomien tähtien ja galaksien lähettämiä fotoneja. Universumi on myös täynnä niin sanottua jäännössäteilyä, joka muodostui sen olemassaolon alkuvaiheessa. Tämän ilmiön ansiosta lämpötila avaruudessa ei voi pudota absoluuttiseen nollaan. Jopa kaukana tähdistä ja galakseista, aine vastaanottaa lämpöä, joka on hajallaan ympäri universumia kosmisesta mikroa altotaustasäteilystä.

Mikä on absoluuttinen nolla

Mitään ainetta ei voida jäähdyttää tietyn lämpötilan alapuolelle. Loppujen lopuksi jäähdytys on energian menetystä. Termodynamiikan lakien mukaan järjestelmän entropia saavuttaa tietyssä pisteessä nollan. Tässä tilassa aine ei voi enää menettää energiaa. Tämä on korkein mahdollinen alhainen lämpötila.

Absoluuttinen nolla on miinus 273,15 °C tai nolla Kelviniä. Teoriassa tällainen lämpötila voidaan saavuttaa suljetuissa järjestelmissä. Mutta käytännössä missään universumissa ei ole mahdollista luoda avaruuden aluetta, johon ulkoiset voimat eivät vaikuttaisi.

Mikä on avaruuden lämpötila

Universumimme ei ole homogeeninen. Tähtien ytimet kuumenevat miljooniin asteisiin. Mutta suurin osa tilasta on tietysti paljon kylmempää. Jos puhumme ulkoavaruuden lämpötilasta, se on vain 2,7 astetta absoluuttisen nollan yläpuolella ja miinus 270,45 celsiusastetta.

ulkoavaruus
ulkoavaruus

Tämä lämpö tulee jo mainitusta kosmisesta mikroa altotaustasäteilystä. Mutta maailmankaikkeus laajenee, mikä tarkoittaa, että sen lämpötila laskee vähitellen. Teoriassa biljoonien vuosien aikana siinä oleva aine voi jäähtyä alimmalle mahdolliselle tasolle. Mutta kysymys siitä, päättyykö maailmankaikkeuden laajeneminen "lämpökuolemaan" vai tuleeko siitä heterogeenisempi ja rakenteellisempi gravitaatiovoimien vaikutuksesta, on edelleen keskustelunaihe.

Paikoissa, joissa aine kerääntyy, on lämpimämpää, mutta ei paljon. Galaksimme tähtien välistä löytyvien kaasu- ja pölypilvien lämpötila on 10–20 astetta absoluuttisen nollan yläpuolella, eli miinus 263–253 °C. Ja vain tähtien läheltä, joiden sisällä tapahtuvat ydinfuusioreaktiot, voi löytää tarpeeksi lämpöä proteiinien elämänmuotojen mukavaan olemassaoloon.

Maan kiertoradan lämpötila

Mikä on lämpötila lähellä planeettamme? Pitäisikö ISS:lle matkustavien astronautien hankkia lämpimiä vaatteita? Maata lähellä olevalla kiertoradalla metalli lämpenee suorien auringonsäteiden alla 160 celsiusasteeseen. Samanaikaisesti varjossa olevat esineet jäähtyvät miinus 100 °C:seen. Siksi avaruuskävelyissä käytetään avaruuspukuja, joissa on luotettava lämmöneristys, lämmittimet ja jäähdytysjärjestelmä suojaamaan henkilöä näin vakav alta lämpötilan laskulta.

tilaa
tilaa

Ei vähemmän äärimmäisiä olosuhteita kuun pinnalla. Sen aurinkoinen puoli on kuumempi kuin Sahara. Lämpötila siellä voi ylittää 120 °C. Mutta pimeällä puolella se laskee noin miinus 170 °C:seen. Kuuhun laskeutumisen aikana amerikkalaiset käyttivät avaruuspukuja, joissa oli 17 kerrosta suojamateriaalia. Lämpösäätely toteutettiin erityisellä putkijärjestelmällä, jossa vesi kiertää.

Lämpötilat muilla aurinkokunnan planeetoilla

Ilmastoon vaikuttaa suuresti ilmakehän läsnäolo tai puuttuminen. Tämä on toiseksi tärkein tekijä Auringon etäisyyden jälkeen. On selvää, että kun siirryt pois tähdestä, avaruuden lämpötila laskee. Mutta ilmakehän läsnäolo antaa sinun pitää osan lämmöstä kasvihuoneilmiön vuoksi.

Tämän ilmiön silmiinpistävin esimerkki on Venuksen ilmasto. Sen pinnan lämpötila on 477 °C. Ilmakehän vuoksi Venus on kuumempi kuin Merkurius, joka on lähempänä aurinkoa.

Elohopean keskimääräinen pintalämpötila on 349,9 °C päivällä ja miinus 170,2 °C yöllä.

Mars voi lämmetä jopa 35 celsiusastetta kesällä päiväntasaajalla ja jäähtyä -143 asteeseen talvella napakorkeilla.

Jupiter saavuttaa -153 °C.

lämpötila ulkoavaruudessa
lämpötila ulkoavaruudessa

Mutta mitä kauempana Auringosta, sitä kylmempää. Uraani ei enää säästä edes ilmakehän kerrosta. Vaikka se säilyttää lämpöä ja estää sitä pääsemästä välittömästi ulkoavaruuteen, lämpötila laskee silti miinus 224 °C:een.

Mutta se on kylmin Plutossa. Sen pintalämpötila on miinus 240 °C. Se on vain 33 astetta absoluuttisen nollan yläpuolella.

Avaruuden kylmin paikka

Yllä sanottiin, että tähtienvälinen avaruus lämpenee jäännössäteilyn vaikutuksesta, ja siksi lämpötila avaruudessa ei laske Celsius-asteissa alle miinus 270 astetta. Mutta käy ilmi, että kylmempiä alueita voi olla.

Vuonna 1998 Hubble-teleskooppi löysi kaasu- ja pölypilven, joka laajenee nopeasti. Boomerangiksi kutsuttu sumu syntyi tähtituuliksi tunnetun ilmiön seurauksena. Tämä on erittäin mielenkiintoinen prosessi. Sen olemus piilee siinä, että keskeisestä tähdestä "puhalletaan" v altavalla nopeudella ainevirta, joka putoaa harvinaiseen ulkoavaruuteen ja jäähtyy jyrkän laajenemisen seurauksena.

mikä on lämpötila ulkoavaruudessa
mikä on lämpötila ulkoavaruudessa

Tutkijat arvioivat, että lämpötila Bumerangi-sumussa on vain yksi Kelvin-aste eli miinus 272 °C. Tämä on avaruuden alin lämpötila, jonka tähtitieteilijät ovat toistaiseksi onnistuneet tallentamaan. Bumerangi-sumu sijaitsee 5 tuhannen valovuoden etäisyydellä Maasta. Voit katsella sitä Centauruksen tähdistössä.

Maan alin lämpötila

Joten, saimme selville, mikä lämpötila on avaruudessa ja mikä paikka on kylmin. Nyt on vielä selvitettävä, mitkä alhaisimmat lämpötilat saatiin maan päällä. Ja tämä tapahtui viimeaikaisten tieteellisten kokeiden aikana.

Vuonna 2000 Teknillisen korkeakoulun tutkijat jäähdyttivät palan rodiummetallia lähes absoluuttiseen nollaan. Kokeen aikana saatiin lämpötila, joka oli 110-10 Kelviniä. Tämä on vain 0,000000000 1 asteen alarajan yläpuolella.

lämpötila avaruudessa celsiusasteina
lämpötila avaruudessa celsiusasteina

Tutkimuksen tarkoituksena ei ollut vain saada erittäin alhaisia lämpötiloja. Päätehtävänä oli tutkia rodiumatomien ytimien magnetismia. Tämä tutkimus oli erittäin onnistunut ja tuotti useita mielenkiintoisia tuloksia. Kokeilu auttoi ymmärtämään, kuinka magnetismi vaikuttaa suprajohtaviin elektroneihin.

Ennätysmatalien lämpötilojen saavuttaminen koostuu useista peräkkäisistä jäähdytysvaiheista. Ensin metalli jäähdytetään kryostaatin avulla 310-3 Kelvinin lämpötilaan. Kahdessa seuraavassa vaiheessa käytetään adiabaattista ydindemagnetointimenetelmää. Rodium jäähdytetään ensin 510-5 Kelvinin lämpötilaan, minkä jälkeen se saavuttaa ennätysmatalan lämpötilan.

Suositeltava: